JPS605225A - 多点採取・分注装置における試料槽揺動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多点採取・分注装置における試料槽揺動装置
に係る。

一般に自動分析を行う装置、ことに多点において同時に
サンプルの採取分注を行う装置においては、供給される
液体試料の濃度を均一にすることが必須の条件である。

とりわけ液体試料が均質の溶液でなく、沈降性の微小粒
子などを含む浮遊液の場合、サンプリングが試料槽の全
面にわたる多数のスポットにおいて支障なく行オつれる
ためには。

液体試料の均一化はとくに重要である。

均一化のためには通常、攪拌や振動などの対策がとられ
るが、微小粒子が高等生物の組織切片に由来する細胞、
培養細胞あるいは血球である場合。

次の理由で均一化が困難である。すなわち、攪拌を行う
場合は、液体試料中に攪拌子や撹拌棒などを投入あるい
は挿入するため、これらの動きによっては細胞が破壊さ
れるおそれがあり、さらに異種の試料に切り替える場合
には、試料槽に加えて攪拌子または撹拌棒についても相
互汚染防止対策が必要となる。さらに、試料槽は自動分
析装置で用いられる多点採取・分注装置との関係で長方
形状でなければならず、またサンプリングは試料槽全面
に分布する多数のスポットで行われるが、攪拌によれば
１周辺部は、その構成」−１木質的に不均一となる傾向
を有し、好ましくない。

一方、試料に可動部材が直接触れない振動を用いた場合
、上述の欠点は回避できるが、振動条件によっては沈降
を促進する働きも生じ、沈降速度の速い微粒子を含む液
体の均一化が困難であるという欠点がある。

その？、−め１本発明者らは、これらの欠点を除去し、
困難を克服する目的で、揺動の採用を検討し。

揺動がある特定の条件のもとで５本課題の解決に対し、
きわめて効果的であることを見出し１本発明を完成した
。

すなわち９本発明によれば、試料槽として、その底面中
央付近に、少くとも１枚の側壁より低い乱流板を、直立
させて設けた直方形浅底の試料皿を用い、これを少なく
とも１個の揺動中心において、水平から１０°以内の傾
斜角、／−，２θ秒／回の周期で基台に関して揺動させ
、かつ停止時には該試料槽を水平に維持する駆動制御手
段と組合せたことを特徴とする多点採取・分注装置にお
ける試料槽揺動装置が提供される。

また本発明の好ましい実施態様において、該試料槽は、
その最大傾斜位置付近での暫時静止を含む態様で揺動さ
せるように構成される。

本発明のさらに別の実施態様において、該試料槽の揺動
方向両端部分の側壁上端縁には、試料槽上面を部分的に
覆う波返し板が設けられる。これは試料槽の最大傾斜位
置付近における試料液の溢流を防止するために有用であ
る。

本発明のさらに異なる実施態様において、該試料槽は、
二部の揺動中心を有するものであり、停止時には両揺動
中心において基台上に支持されており、揺動時にはいず
れか一方の揺動中心において基台に関し、交互に揺動す
るものとされている。

本発明装置は１通常、自動分析機の一部をなしている多
点採取・分注装置と共に一体化して使用されるものであ
る。このため、この分野で全世界的に繁用されているマ
イクロプレートの形状・寸法に適合するものでなければ
ならない。マイクロプレートは多数の（通常９６個）の
反応容器を長方形状の基板にマトリックス状に配列・形
成したものであり１分注装置は、このマトリックス状の
反応容器群に対応する長方形の領域内の多数スポットか
ら同時にサンプリングする。このため試料槽は、上面が
解放した。いわゆる長方形浅底の試料皿であって改良の
ため変更を加えるとしても。

分注装置の上記サンプリング機能を妨げるものであって
はならない。

その第１は、その上面がサンプリング時少なくとも採取
装置、たとえば多数のマイクロピペットの束の接近を許
す部分は開放されていなければならないことと、槽内に
障害物があってはならないことである。本発明の好まし
い一実施態様において、設けられた試料槽の揺動方向両
端部の側壁上端縁に設けられた波返し板は、この条件に
よって寸法が制限される。また、底面中央付近に設けら
れた乱流板は比較的薄く直立しており、側壁の厚みと同
程度にしてあれば、上記障害物とはならない。これに反
して、公知の攪拌手段による試料槽に付設した攪拌子な
どが障害物となるので、攪拌子を使用する場合、之が作
動する部分を特別に深く、試料槽を設計しなければなら
ない。

第２の条件は、サンプリング操作に際しては。

試料槽が常に水平な状態になければならないことである
。本発明装置においては、揺動を生じさせる駆動手段を
制御して、停止時には常に水平位置で停止し、その状態
を維持できるように構成した。

また、試料液内に浮遊している沈降性微小粒子の寸法お
よび性質によって、沈降を防止するために有効な揺動の
周期は異なるが１通常／〜スθ秒／同程度で、広範囲の
微小粒子の沈降を有効に抑制しうろことが判った。

内寸７♂祁×／２♂１×３３ジ、波返し板巾ＩＯ門の寸
法の試料槽に２θθｍｌの試料液を入れた場合、許容さ
れる最大傾斜角は水平より約／θ０であり、これ以上は
溢流などが生じて実用的でないことが判った。また、傾
斜角をｌθ０以下にしても１周期が１秒／回より短かく
なると溢流が生じる。一方９周期が２０秒／回より長く
なると、混合効果が不充分なものとなる。

さらに本発明の好ましい実施態様では、試料槽をその最
大傾斜状態付近での暫時静止を含む態様で揺動させるよ
うに構成するが、これは駆動手段の構成部材であるカム
の、カムプロフィルの適切な選択で容易に実現できる。

この揺動態様は試料液の上辷り現象、すなわち。

最大傾斜状態に揺動したのち直ちに逆向きに揺動する場
合、試料液の上層部分のみが移動し、下層部分が停滞し
たままに残され不充分な混合しか行われないこと、を避
けるのに有効であり、さらに溢流傾向を抑制しうろこと
にも役立つものである。

この上辷り現象は乱流板の設置によって相当程度抑制し
うるものであるが、前記のような揺動態様を採用すれば
、さらに好ましい。乱流板は試料槽底面の中央付近に、
望ましくは２以上に分割し。

直立するように設けられる。流れ方向と直角以外の角度
で交叉しているものも採用しうる。

以下、実施例および比較実験例によって本発明の詳細な
説明する。

実施例１ 第１図は本発明の原理的構成を示す一実施例の概略斜視
図であって、試料ｍ／は、可動フレーム２に着脱自在に
取り付けられており、可動フレーム２は、そのほぼ中央
部に揺動軸３が設けられ。

揺動軸３を中心として揺動自在とされている。グは基台
（装置の不動部分）に設けられた支持台で。

一体に設けられた軸承け３３において揺動軸３を支承し
ている。

可動フレームλの一部は延伸してアームｊを形成し、該
アームｊにはスロット乙が設けられている。該スロワ１
〜乙は、クランクディスクｇに設けられたクランクピン
９と滑動自在に係合している。

モータ７はクランクディスクざと直結されているので、
モータ７、したがってクランクディスクｇが回転すると
、クランクピン２が上下に動キ、アームタを同様に動か
して、可動フレームλを軸３を中心に揺動させる。この
とき、試料槽／はほぼ正弦波的に揺動する。

また、クランクプレートどの一部には突出部ｌθが設け
られており、その対応位置には一対の光センサ／／が配
置され、モータ７の回転・停止は。

この先センサＩ／からの信号にもとづき、モータ駆動回
路／２を通じて制御されている。モータ駆動回路１２は
モータ７を常に光センサ／／の遮光状態において停止さ
せるようにしであるため、試料槽ノは、常に水平となる
位置で停止し、サンプリング操作に便利なようになって
いる。

なお試料槽ｌの底面はぼ中央部には直立する乱流板１ｌ
ｌ−を設けであるため、上述のような揺動時の試料の上
辷り現象（試料液下層の移動が、上層の移動に不充分に
しか追従できない現象）は有効に防止され、試料液の均
一化が促進される。

第２図は９本発明の他の実施例の概略斜視図であって、
第１図の実施例と同一の部材は同一の番号で、示し、ま
た同一の機能を有するものについての説明は省略する。

第１図の実施例と異なる点の一つは、可動７レーム２か
ら延びたアームＳを分割してｊおよびロッカー３ノとし
９両者をロッカー、５／の一端に植設したピン３２によ
って関連させ両者を間接的に接続したことにある。ロッ
カー３／は、そのほぼ中間部の軸夕３において、装置の
不動部分に支承されている。ロッカー！／の他端にはス
ロット乙に代えて、カム穴乙ｌが設けられ、スロワ１、
乙と同様にクランクピン９と係合しており、一方前記一
端（ピン３２が植設されている端）にはスプリング１３
が装着されている。モータ７の回転は減速機グθを介し
てクランクディスクざに伝達されるようになっている。

一方、試料槽ノの長手方向（揺動方向）両端部の側壁上
端縁には上面を部分的に覆う、波返し板１．５′を設け
た。これは最大傾斜時の試料液の溢流を防止するのに有
効である。

平検出センサに代え、クランク軸に埋め込まれたマグネ
ット／１０とホール素子／／／との組合せを用い、その
信号にもとづきモータ駆動回路１２を介してモータ７を
制御するように構成してあり。

その停止状態ではクランクピンワが常に左右両端のいず
れかにあるようになっている。図面はこの停止状態を示
しており、クランクピンワがカム穴乙ｌの左端（図面上
）に位置し、ロッカーｊノ左端に懸装されたスプリング
１３と相まってロッカー５／を水平に、したがって可動
フレームスおよび試料槽ｌをも水平に維持している。こ
の状態でサンプリングが容易に行われる。

カム穴６ノのカムプロフィルは図示のように。

試料槽ｌおよび可動フレーム２の最大傾、斜位置付近の
領域で試料槽ｌが暫時静止する揺動態様を実現するもの
とされている。すなわち、この領域ではビンワが回動し
ても、ロッカーｊノは不動状態を保つものとなっている
。

第３図は９本発明の更に別の実施例の概略斜視図であり
、この場合、試料槽ｌは二・つの揺動中心を有している
。この実施例は関連する多点採取・分注装置との位置関
係で、可動範囲が制限される場合、とくに試料槽ｌの上
側に余裕空間のない場合に有用な構成である。

この実施例でも、同一または同様の機能を有する部材は
同一または関連の番号で示し９重複する説明は省略し、
あるいは概略にとどめた。ここでは、試料槽ｌは中間揺
動皿ｌ乙を介して９分割された可動フレーム２／、２２
に嵌め込み、載置されるようになっている。フレーム２
１には枠型ロッカーアームＳ夕、フレーム２２には同様
のロッカーアームタ乙が固着されており、ロッカーアー
ム３ｓは枢支軸３’によって、ロッカーアーム３／は枢
支軸３２によって、それぞれ固定架台ｔに支承され、枢
支軸３１および３２を中心に個別に揺動自在なものとさ
れている。ロッカーアームタＳおよびｊ乙には、それぞ
れ、その揺動中心の下側巡回り込んだ延伸部ｊ７および
５ｇが一体に設けられており、かつ、その両端部にはカ
ムフォロアー９／および９．２が植設されている。延伸
部ｊ７および３ｇの両端には、引張りスプリング／３が
懸装されており、これによって互に接近する習性を賦与
されているが２両カムフォロアー９／、９２の間にはカ
ムざが介在しているので、そのプロフィルに従って離間
している。カムざは減速ギャグθを介してモータ７と結
合しており、モータ７の回動に従うカムざの回動は、ロ
ッカーアームＳ夕またはｊ乙の交互的揺動をもたらすよ
う、そのカムプロフィルが設計されている。またカムざ
と同軸に設けた遮光ディスク１０には切欠き１０１が設
けてあり、モータ７の制御装置１２に信号を供給する光
センサ／／との組合せによって、モータ７を常時、水平
位置で停止可能としている。

比較実験： 揺動効果を決定する要素には、試料槽の形状、。

揺動角、揺動周期、揺動態様（モード、波型）など種々
のものがあり、これらの要素のうち、はとんどは本発明
装置が多点採取・分注装置内に組込まれ、そのサンプリ
ング操作を妨げないという条件によって、前記のように
制約される。この条件下でも揺動周期は一定範囲内で変
動可能であり。

攪拌効果に大きな影響を及ぼすので、これを変動させ、
かつ対照として市販のスターシーを選び比較実験を行っ
た。

〔使用装置〕

使用した装置は第１図のもの（但し、揺動角度は約ざ０
　；揺動波型は正弦波）で、その試料槽の上面図および
側断面図を第を図Ａ、Ｂに示す。寸法は内寸７．５’ｄ
×／　、ｌ　ｆＭＭ×３３ＭＭ　（板厚／１ｆｌ）。

波返し板巾１０ＴＩＩＪＭ、乱流板３θ×２θＸ／７１
１Ｊであり９番号■〜■はサンプリング（液面直下）ス
ポットの位置を示している。

一方、対照のスターラ付き試料槽は、その」−面図、側
断面図および付設の攪拌子を第ｊ図Ａ、ＢおよびＣに示
すものである。寸法は内寸７θ×／θ♂Ｘ　／　３ｒｎ
ｌＢで、中央に深さ夕１の攪拌池があり、この中に置か
れたｊτψＸ　／　９ｖｔｊｆｌの攪拌子（第５図Ｃ）
が外部回転磁場によって回転ＣＩＮ！；Ｏｒ、ｐ０ｍ）
するようになっている。なお番号■〜■はサンプリング
（液面直下）スポットの位置を示している。

〔測定方法〕

／）試料： 家兎新群血液に凝固防止のためクエン酸ナトリウム３．
　、！ｉ′％水溶液を等量加え、さらに生理食塩水で２
倍に希釈したものを試料とした。！この試料の静置状態
における血球沈降速度はほぼ３〜ｕｖａｎ７時であった
。

２）操作： 実施例試料槽には２θθｍｌ、対照スターラ付き試料槽
にはｌ０ｙｎｌの試料を入れ、揺動およびスタークによ
る攪拌をつづけながら、一定時間毎に液面直下から−ス
ポットあたり３０ｐｌずつサンプリングを行った。各サ
ンプルは蒸留水でＬＯｔｔｔｌ迄希釈し、溶血後、波長
ｇ／乙四で吸光度を測定した。

３）結果： 第６図に本発明実施例装置による揺動の効果。

第７図に、対照装置による攪拌の効果を示す。

第３図において、Ａ、ＢおよびＣは、それぞれ揺動周期
２，２０および３０秒／回の各スポット■〜■からのサ
ンプルの吸光度のプロットされる範囲を示すものである
。ＡおよびＢは、スタート時からノ時間以内で、変動が
スタート時の／θチ以内であるから、この間で試料の均
一化は充分であると判断できる。しかしながらＣは各ス
ポットにおけるサンプルのバラツキがもともと大きく。

さらに７時間後にはスタートのｌθチ以ト変動するため
好ましくないと判断した。

なお−１組組織片由来の細胞は血球よりも沈降が早いが
、併せて行った実験では、揺動周期を２〜（秒／回程度
迄にすれば充分均一化ができることがわかった。

一方、第７図において、Ａはサンプリングスポット■〜
■のスタークに近い位置、Ｂは同■〜■の遠い位置から
のサンプルを示す。このようにＡの場合はともかくＢの
場合は変動が大きく、スタークによる攪拌によって均一
化は不能であることが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の原理的実施例を示す概略斜視図、第
２図は５本発明の他の実施例を示す概略斜視図、第３図
は１本発明のさらに別の実施例を示す概略斜視図、第１
図は９本発明実施の一例で使用した試料槽の上面図およ
び側断面図、第５図は、対照実験において使用したスタ
ーラ付き試料槽の上面図、側断面図および付設攪拌子の
見取図。 第６図は１本発明実施例装置による揺動の効果を示す線
図、および第７図は対照装置による攪拌の効果を示す線
図である。 ｌ：試料槽　２，２／、２．１　：可動フレーム３．３
／、３２．３３　：揺動中心軸 ｓ、ｓｉ、ｓｓ、ｓｔ　：アーム、ロッカーアーム７：
モータ ｌθ、／／、／θ／、１１０．／ｌ／　：試料槽水平検
出センサ１２：モータ制御回路　ｌ弘：乱流板 ｌＳ：波返し板　ｌ乙：中間揺ｉ１！１Ｊ　、ｌｌＴｌ
出願人　塩野義製薬株式会社 第４図 第　５図 Ｃロエコ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）試料槽として、その底面中央付近に少くとも１枚の
   、側壁より低い乱流板を、直立させて設けた直方形浅底
   の試料皿を用い、これを少くとも１個の揺動中心におい
   て、水平から７００以内の傾斜角、ｌ−２θ秒／回の周
   期で、基台に関して。 揺動させ、かつ停止時には水平に維持する駆動制御手段
   と組合せたことを特徴とする多点採取・分注装置におけ
   る試料槽揺動装置。 ２、特許請求の範囲ｌ）項記載の装置であって。 該駆動制御手段が、該試料槽を、その最大傾斜位置付近
   での暫時静止を含む態様で揺動させるものであることを
   特徴とする装置。 ３）特許請求の範囲ｌ）項記載の装置であって。 該試料槽が二部の揺動中心を有し、停止時には両中心に
   おいて、基台上に水平に支承されており。 揺動時はいずれか一方の揺動中心において基台に関し交
   互に揺動するようにしたことを特徴とする装置。 ゲ）特許請求の範囲ｌ）項記載の装置であって該試料槽
   の揺動方向両端部分の側壁上端縁に、試料槽上面を部分
   的に覆う波返し板を設けたことを特徴とする装置◇